本文關(guān)鍵詞：大豆精密播種機(jī)種溝構(gòu)建技術(shù)及開溝裝置研究

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【摘要】：播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的起點(diǎn),是農(nóng)作物生長發(fā)育和豐產(chǎn)豐收的基礎(chǔ)之一。播種作業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是構(gòu)建適宜的種床土壤結(jié)構(gòu),形成良好的種床性能,為種子萌發(fā)和幼苗生長提供良好的環(huán)境條件。種床構(gòu)建技術(shù)已成為播種技術(shù)研究領(lǐng)域的主要方向之一,也是農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝交叉融合的前沿研究領(lǐng)域。精密播種技術(shù)是將預(yù)定數(shù)量的合格種子播種到符合要求的土壤既定部位,由行距、粒距(株距)和播種深度組成三維空間坐標(biāo)位置,以達(dá)到節(jié)約良種,保持地力,減少工時(shí)和田間出苗均勻的目的。該技術(shù)是一項(xiàng)涉及農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝等多學(xué)科的綜合性的先進(jìn)技術(shù),目前被廣泛用來點(diǎn)播大豆、玉米、棉花等作物。影響精密播種精確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括:排種、投種和種床構(gòu)建。優(yōu)質(zhì)的種床環(huán)境可減小種子觸土彈跳位移,提高種子分布均勻性、播深一致性及出苗率,因此,種床環(huán)境是影響精密播種質(zhì)量的一個(gè)重要因素,種溝的構(gòu)建是精密播種技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的有力保障。本文對種床結(jié)構(gòu)、功能及其構(gòu)建技術(shù)進(jìn)行分析,闡述了種床構(gòu)建技術(shù)中鎮(zhèn)壓及開溝環(huán)節(jié)的重要性。通過日光溫室單因素對比試驗(yàn),測試了種溝鎮(zhèn)壓與未鎮(zhèn)壓以及不同種溝鎮(zhèn)壓力對種床物理特性及大豆出苗的影響,并結(jié)合土壤物理研究法,應(yīng)用懸著水蒸發(fā)機(jī)制、土壤團(tuán)聚體等理論對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,得到了適于大豆生長的種溝鎮(zhèn)壓力范圍。試驗(yàn)結(jié)果顯示,種溝鎮(zhèn)壓對種床土壤溫度、土壤含水率、土壤堅(jiān)實(shí)度、大豆出苗時(shí)間、出苗率、苗高一致性及大豆根、冠部生長均有影響。種溝鎮(zhèn)壓可減小土壤溫度隨空氣溫度變化的差值,對0~50 mm土層含水率影響最大,在出苗階段該土層出現(xiàn)少量含水率回升現(xiàn)象。在0~150 mm土層范圍內(nèi),種溝鎮(zhèn)壓的平均含水率均大于未鎮(zhèn)壓的平均含水率,對種床土壤具有保墑的作用。種溝鎮(zhèn)壓后的土壤堅(jiān)實(shí)度滿足作物生長要求。在半干旱環(huán)境下,與未鎮(zhèn)壓種溝相比,鎮(zhèn)壓種溝的出苗率顯著提高,平均出苗時(shí)間比未鎮(zhèn)壓種溝提前0.79天,苗高一致性比未鎮(zhèn)壓苗高一致性提高了5.34%。不同強(qiáng)度的種溝鎮(zhèn)壓力下平均出苗時(shí)間由短到長依次為:600700500 N。在500~700 N鎮(zhèn)壓力范圍內(nèi),隨著種溝鎮(zhèn)壓力的增大,播深一致性越好,出苗一致性越好,平均苗高隨鎮(zhèn)壓力的增大而增大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,種溝鎮(zhèn)壓力為600~700 N時(shí),種床土壤物理特性及大豆出苗情況最佳�；诜N床構(gòu)建的研究結(jié)果,提出適合中國東北地區(qū)大豆壟上雙行種植模式的種床構(gòu)建方案,以回土量作為評價(jià)種床構(gòu)建效果的指標(biāo)。通過“V”形種溝的作用、成型機(jī)制研究及開溝器裝置的動(dòng)力學(xué)分析,得出影響種床構(gòu)建的四個(gè)影響因素,即壓力、開溝角度、開溝深度和前進(jìn)速度。應(yīng)用design-expert軟件進(jìn)行正交試驗(yàn),得出開溝器重要組成部件—擠土刀的最優(yōu)參數(shù)組合。各影響因子對回土量顯著性影響順序從大到小依次為:壓力開溝角度前進(jìn)速度開溝深度。最優(yōu)參數(shù)組合為壓力689.66n、開溝角度40.43°、前進(jìn)速度2.12m/s、開溝深度51.62mm。根據(jù)通用部件—擠土刀的研究結(jié)論,以減少種子彈跳位移,減少土壤擾動(dòng),構(gòu)建優(yōu)質(zhì)種床為目的,設(shè)計(jì)研發(fā)了三種不同結(jié)構(gòu)的具有種溝鎮(zhèn)壓、筑造溝形功能的開溝裝置,分別為雙v型開溝器、仿形滑刀式開溝器和滾動(dòng)式v型開溝器。其中雙v型開溝器擠土刀刃口曲線采用蔓葉線,試驗(yàn)顯示,該刃口曲線可減小擠土刀入土阻力和耕作阻力,其中心壓板和仿形壓土板在壓土的同時(shí)可起到擋土和防止雜草擁堵的作用。仿形滑刀式開溝器是一種同時(shí)具有開溝、壓溝和仿形功能的滑刀式開溝器,增加滑刀刀片及仿形壓土輪機(jī)構(gòu),滑刀刀片被夾持在擠土刀中間,增加開溝器通過性,仿形壓土輪機(jī)構(gòu)由中間壓土輪和兩側(cè)壓土輪組成,作用在擠土刀兩側(cè),在壓碎土塊的同時(shí),實(shí)現(xiàn)單獨(dú)仿形,提高種床質(zhì)量。滾動(dòng)式v型開溝器采用滾動(dòng)椎體形式的擠土刀,中間夾持缺口圓盤刀以增加開溝器的通過性,且對其材料進(jìn)行優(yōu)化選擇。通過土槽及田間對比試驗(yàn),以土壤擾動(dòng)量、工作阻力、溝形效果、播深變異系數(shù)、種子橫向偏移、合格粒距變異系數(shù)及土壤堅(jiān)實(shí)度情況為指標(biāo)對三種開溝器進(jìn)行單因素全試驗(yàn)對比分析,在擠土刀角度和開溝深度一致的情況下,分析速度分別為1.6、1.9、2.2、2.5m/s時(shí)各指標(biāo)的測試結(jié)果,得出三種開溝器的實(shí)際工作性能及對粒距均勻性的影響。結(jié)果顯示,三種開溝器均有其各自特點(diǎn),當(dāng)作業(yè)速度≥2.2m/s時(shí),滾動(dòng)式v型開溝器土壤擾動(dòng)量、牽引阻力和垂直合力最小,表現(xiàn)出穩(wěn)定的工作狀態(tài),在田間試驗(yàn)中,在不同速度下開溝深度變異系數(shù)方差最小,合格粒距變異系數(shù)最小,亦可以塑造良好的種溝形狀且能構(gòu)建優(yōu)質(zhì)種床環(huán)境,更適用于大豆精密播種機(jī)高速作業(yè)的實(shí)際需要。結(jié)合雙腔排種器、覆土器及仿形彈性鎮(zhèn)壓裝置等,在大豆精密播種機(jī)上進(jìn)行集成應(yīng)用,通過整機(jī)田間試驗(yàn),驗(yàn)證大豆精密播種機(jī)的作業(yè)性能及滾動(dòng)式v型開溝器田間作業(yè)對大豆出苗的影響。田間試驗(yàn)作業(yè)速度為2.12m/s,精播粒距為9cm,選取4種不同粒徑尺寸的種子,以漏播指數(shù)、重播指數(shù)、種子破損率、粒距合格指數(shù)及播深合格率為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行田間試驗(yàn)。應(yīng)用t檢驗(yàn)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì),結(jié)果顯示種子破碎率為0.25%,大豆種子平均粒徑的變化對本文設(shè)計(jì)的大豆播種機(jī)的平均種子破碎率影響不顯著(P0.05)。平均種子漏播指數(shù)為5.35%,重播指數(shù)為8.15%,粒距合格指數(shù)為86.5%,播深變異系數(shù)為7.04%,整機(jī)工作性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。通過整機(jī)試驗(yàn)對比了種溝鎮(zhèn)壓和未鎮(zhèn)壓的田間出苗情況,與種溝未施加載荷的地塊相比,對種溝施加690 N載荷的地塊具有較高的含水量,該地塊大豆平均出苗率為83.20%,比種溝未施加載荷地塊的大豆出苗率提高5.4%,平均出苗時(shí)間提前了0.71天。驗(yàn)證了具有種溝鎮(zhèn)壓和筑造溝形功能的V型開溝器可提高出苗一致性和出苗率,減少平均出苗時(shí)間,具有良好的保墑效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S223.2

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本文編號：1263082